7/25/2019 Automao Residencial Com Arduino

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DOMINGO, 4 DE NOVEMBRO DE 2012

Automao Residencial com Arduino na Prtica -Parte 1 (Introduo)

Nos ltimos eventos e treinamentos da Globalcode, fizemos muitas palestras e

demonstraes de como utilizar o Arduino para controlar dispositivos eletrnicos taiscomo lmpadas, motores, fitas de leds RGB, etc.

A inteno deste post mostrar a vocs algumas ideias de como podemos implementar

na prtica tudo o que foi apresentado, ou seja, no s ver a coisa funcionando na

bancada mas implementar de forma funcional e definitiva para que seja possvel utilizarno dia a dia.

Nos ltimos meses, dediquei um pouco do meu tempo livre trabalhando no

desenvolvimento de algumas placas para automatizar as coisas no meu apartamento.

O objetivo principal durante esse desenvolvimento, foi tornar possvel a automatizaosem a necessidade da passagem de novos fios na instalao eltrica, e da forma mais

simples possvel para que qualquer pessoa com um conhecimento bsico de eltrica

conseguisse executar.

Criei ento uma pequena central de automao baseada em Arduino que se comunicapor protocolo ZigBee (usei mdulos XBee) com os diversos mdulos espalhados pela

casa. Esses mdulos tm a funo de ler os comandos solicitados pelos usurios

informando para a central. A central analisa o tipo de comando recebido e envia a ao

para o mdulo correspondente solicitao. A central tambm recebe comandos do

celular/IPad via internet, dispensando a necessidade de um servidor.

CENTRAL

A central formada por uma placa Arduino, um shield ethernet (responsvel pelaconectividade para o mundo externo via internet por celular, tablet ou browser), um

mdulo XBee para comunicao com os mdulos de controle espalhados pelaresidncia e um display OLED que fornece informaes de funcionamento do sistema

tais como:

- IP origem do comando (dispositivo OSC, IPAD ou celular)

- Tipo de comando (ON, OFF, %dimmer)

- Dispositivo que originou o comando

- Mensagens API do XBee (Debug).

Podemos opcionalmente acoplar tambm um mdulo RTC que permitir ligar e desligar equipamentos emhorrios determinados automaticamente.

Abaixo temos fotos da central bsica que instalei na parede da cozinha aqui em casa:

http://blog.eletronlivre.com.br/

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MDULOS DE CONTROLE

Cada mdulo de controle responsvel pelo controle de um ou mais dispositivos, sendo

que desenvolvi 4 tipos de mdulos:

Mdulo MA02

http://1.bp.blogspot.com/-6KZ5nkhJFv0/UJVOlmBEaYI/AAAAAAAAAXg/rnVXd2ZMt38/s1600/IMG_0179.jpghttp://4.bp.blogspot.com/-MP672NlLc_s/UJZ72LT8FKI/AAAAAAAAAYI/hvMVG8H80Kg/s1600/DSC00346.JPGhttp://2.bp.blogspot.com/-Y2wsvsyVBmU/UJZ7zW3XKnI/AAAAAAAAAYA/HVSra1zQ2_8/s1600/DSC00345.JPG

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O MA02 permite o controle de dois rels e tambm a leitura de 6 chaves, sendo que

duas das seis chaves podem ser substitudas por sensores analgicos tais como

temperatura, umidade e distncia.

Este mdulo tem como ncleo um XBee que, com a configurao adequada, permite

monitorar as chaves reportando automaticamente para a central quando alguma delas forpressionada. Podemos tambm acoplar sensores analgicos no lugar de duas das chaves

e configurar o mdulo XBee para executar amostragens desses

sensores em intervalos programveis e enviar para a central.

O MA02 possui uma fonte chaveada On-Board que permite

alimentarmos ele diretamente com os 110 volts da rede eltrica,

evitando assim a necessidade da passagem de uma rede DC dealimentao ou instao de uma fonte acoplada ao mdulo.

Foto do mdulo MA02

Modulo DIMMER

O mdulo dimmer alm de acomodar um dimmer digital que pode ser controladoremotamente ou atravs de um sensor de distncia IR acoplado na placa, permite

tambm o controle de um rel e a leitura de uma chave. O ncleo deste mdulo um

microcontrolador ATMEGA328 (mesmo utilizado no Arduino). Nele roda um programaque controla o dimmer, sendo que nesta ltima verso do programa otimizei o cdigo

para ajustar automaticamente o ngulo de disparo do TRIAC conforme a frequncia darede, evitando assim aquelas piscadinhas indesejadas das verses anteriores. O controle

do rel e a leitura da chave so executados pelo prprio XBee diretamente com suporte

da central.

No lugar do sensor de distncia deste mdulo podem ser conectados outros tipos de

sensores caso o dimmer utilize apenas o controle remoto via celular/tablet.

http://2.bp.blogspot.com/-NbEMSncQrtY/UJZ8k2IxPNI/AAAAAAAAAYQ/gFYV-4kvrOI/s1600/DSC00288.JPG

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Este mdulo tambm possui a fonte chaveda On-Board, permitindo alimentao direta

em 110 volts.

Foto mdulo Dimmer

Abaixo temos fotos da placa dimmer instalada em um abajur de mesa.

http://4.bp.blogspot.com/-c5lmOkH5pHY/UJVLBv63OQI/AAAAAAAAAXA/TXsMx5p85Jk/s1600/DSC00321.JPGhttp://3.bp.blogspot.com/-jXUAeLN1NOo/UJZ9SCB2J3I/AAAAAAAAAYY/PxYZEb27EQg/s1600/DSC00287.JPG

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Mdulo IR/RGB

Este mdulo tambm permite controlar um rel e leitura de uma chave como no mdulo

dimmer (funes controladas pelo XBee). A comunicao com a central ocorre tambmpor Xbee.

Ele tambm possui como ncleo um ATMEGA328 que responsvel pela recepo etransmisso de sinais IR permitindo controlar dispositivos como televisores, ar

condicionado, etc. Ele tambm possibilita controlar as luzes da casa usando por

exemplo o controle remoto da TV. Temos tambm nesse mdulo 3 transistores

conectados a portas PWM do ATMEGA. Isto nos permite executar o controle de fitas

de iluminao RGB, servo motores, etc.

Foto Mdulo IR/RGB

http://4.bp.blogspot.com/-fLNbQVN3o9o/UJVLNE-8tZI/AAAAAAAAAXQ/Abu-4MdEpUc/s1600/DSC00325.JPGhttp://1.bp.blogspot.com/-P8bNvHLYSWo/UJVLGAtUopI/AAAAAAAAAXI/a-ohiXuizeo/s1600/DSC00322.JPG

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Todos os mdulos de controle foram desenvolvidos de forma que possam seracondicionados nas caixas 4x2 ou 4x4 existentes nas instalaes residenciais.

Foto placa instalada dentro da caixa

http://1.bp.blogspot.com/-RaF9oEDwZmk/UJZ_1W9Jf_I/AAAAAAAAAYo/HDIdgtF2T8Q/s1600/modulo_comando.png

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Obs: Podemos montar as chaves em diversos tipos de combinao para 1, 2, 3, 4, 5 e 6

comandos.

Foto conexo da placa de chaves ao mdulo de controle

http://4.bp.blogspot.com/-hAU2yDeIasM/UJaDdBY4v4I/AAAAAAAAAZI/d0CqrjCO-yw/s1600/DSC00295.JPG

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http://1.bp.blogspot.com/-zkRz839-uaA/UJVUlUqccGI/AAAAAAAAAXw/je-F6x0XtAY/s1600/DSC00308.JPG

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Para o acabamento final, desenhei em Autocad alguns modelos de paineis com

configuraes de 2, 3, 4e 6 chaves que foram cortadas a laser em acrlico branco, dando assim um acabamento

bem legal junto com o espelho original.

Fotos acabamentos chaves

http://3.bp.blogspot.com/-G0sOOr0fT_0/UJaS02J95bI/AAAAAAAAAa4/y_6yAQB58l8/s1600/DSC00278.JPG

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Foto montagem da placa de chaves no espelho Pial Legrand

http://3.bp.blogspot.com/-3JQnYRj77RI/UJaE6ESGVtI/AAAAAAAAAZg/Kf1LoDpZ4jg/s1600/DSC00296.JPGhttp://4.bp.blogspot.com/-iYIVInkpuyE/UJaEsF4KNNI/AAAAAAAAAZY/Zq9xd-TneCA/s1600/DSC00302.JPG

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Foto montagem painel acrlico

Foto aparncia final do comando automatizado

http://2.bp.blogspot.com/-048f9T4k3d0/UJaFbkRJHMI/AAAAAAAAAZw/DRJLiyUeQn0/s1600/DSC00306.JPGhttp://1.bp.blogspot.com/-TWBQ-oOKjNE/UJaFGseBRMI/AAAAAAAAAZo/XA4CPzXlnHo/s1600/DSC00297.JPG

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Uma vez automatizada, cada caixa permite o comando de at 6 lmpadas diferentes.

O legal deste sistema que, como a leitura das chaves enviada para a central e estadefine qual rel ser acionado, podemos configurar qualquer lmpada que foi

automatizada para ser controlada por qualquer boto de qualquer caixa.

Por exemplo: Na caixa de comando acima que eu tinha apenas o controle da lmpada do

hall de entrada do meu apartamento, agora posso a partir dela acender e apagar as

lmpadas da sala de estar, sala de jantar, aqurio, cozinha, terrao da sala alm da

lmpada original do hall de entrada.

Controle uti li zando celu lar ou Tablet

Alm do controle pelas chaves de comando existentes nos mdulos, podemos comandar

todo o sistema de qualquer lugar que tenha conexo com internet. Para isso podemos

utilizar um celular, tablet e at mesmo via browser em um PC.

No caso do controle via celular ou tablet, optei pela utilizao do protocolo OSC

(OPEN SOUND CONTROL) que uma evoluo do protocolo MIDI que foi

desenvolvida para usar interfaces de rede mais modernas. Esse protocolo excelente

para controle em automao, pois ele tem uma resposta muito rpida.

Alm disso existe uma biblioteca pronta para Arduino chamadaARDOSCque facilita autilizao desse protocolo. No celular ou tablet podemos usar a aplicao TouchOSC.

Para isso temos o aplicativoTouchOSC Editorque nos permite a customizao dasinterfaces de comando com layout e botes personalizados sem a necessidade de se

saber desenvolver em IOS ou Android.

Abaixo temos exemplos das telas de comando que desenvolvi para controle das

lmpadas aqui em casa.

Telas de comando para IPhone

https://github.com/recotana/ArdOSChttps://github.com/recotana/ArdOSChttps://github.com/recotana/ArdOSChttp://hexler.net/software/touchoschttp://hexler.net/software/touchoschttp://hexler.net/software/touchoschttp://hexler.net/software/touchoschttps://github.com/recotana/ArdOSC

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http://1.bp.blogspot.com/-20fP_e-fH6s/UJaLI4EVuQI/AAAAAAAAAaY/HKq89arzTFI/s1600/LAVABO.tiffhttp://2.bp.blogspot.com/-9gIhQZRM6_I/UJaLAKJgQJI/AAAAAAAAAaQ/ILMmuKkJoUA/s1600/SALA.tiffhttp://2.bp.blogspot.com/-0w1LGTxs9Eg/UJaK1rWPazI/AAAAAAAAAaI/cIGQKkMZ_vU/s1600/COZINHA.tiff

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Ao utilizar um tablet como IPAD, como as dimenses da tela so mais generosas,

podemos agrupar todos os comandos em uma nica tela e at coloc-los em um layout

que reproduza fielmente a planta do imvel (veja modelo que fiz para meu apartamentoonde tenho o comando de todas as lmpadas na foto abaixo).

Tela de comando para IPad

http://3.bp.blogspot.com/-8ld8FAxKtXw/UJaLSDoae9I/AAAAAAAAAag/MrPeu7_5EQU/s1600/DORMITORIOS.tiff

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http://3.bp.blogspot.com/-FL91oqJs-f0/UJaHwsU2E7I/AAAAAAAAAZ4/clQvpkP3px0/s1600/TouchOSC_IPAD.tiff

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- reas delimitadas por linha vermelha definem os cmodos do apartamento.- reas delimitadas por linhas verdes definem as reas de comandos touch para

lmpadas de teto.

- reas delimitadas por linhas azuis definem as reas de comandos touch para lmpadas

outros tipos.

- reas delimitadas por linhas roxas definem as reas de comandos touch para lmpadas

dimerizadas.

Estou preparando um vdeo com uma demonstrao prtica do funcionamento de alguns

comandos sendo executados via chave e via celular/Ipad que em breve colocarei aqui nopost.

Esta primeira parte foi uma introduo da ideia de como automatizar com o Arduino.

Nos prximos posts darei mais detalhes do funcionamento de cada mdulo e tambm

mostrarei exemplos dos cdigos.

Espero que gostem da ideia e que se divirtam como eu.

Abraos

Jos Luiz Sanchez Lorenzojllorenzo@terra.com.br

@jllorenzoPostado porJos Luiz Sanchez Lorenzo s08:20Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutMarcadores:ARDOSC,Arduino,automao,Eletron Livre,Globalcode,InfraRed,jllorenzo,Jos Luiz

Sanchez Lorenzo,residencial,TouchOSC,XBee

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